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块石淤泥地层深基坑支护设计实践

2019/07/19 阅读:

摘要:某沿海石油化工项目地基为填海造陆形成,地层上部覆盖有大量的块石,下部为深厚淤泥,介绍该工程中雨水提升水池的基坑支护设计和施工实践,供类似工程参考。

关键词:块石地基;淤泥地基;深基坑支护;深基坑施工;填海造陆

引言

石油化工项目因其对位置需求的特殊性,场地常布置在沿海沿江周边,地基往往为填海造陆形成,由于填海过程中的土质和分层回填难以保证,完工后的地基往往地层变化较大,土层性质复杂,给工程建设带来了巨大挑战。常见的填海工程中以淤泥为主要填料,受工程管理方式及工期制约[1],短期内的处理方式往往有限[2],固结沉降只能完成其中的一部分,基础施工时部分淤泥层的性质仍较差,特别是受扰动时,各项指标下降较快[3]。在淤泥层中进行基坑支护和开挖,方式多样,但受制于工期、环境限制,需要选择符合项目需要的方案[4,5],同时要考虑采用地基处理和基坑支护相结合的方式,提高边坡稳定性[6,7]。本文中的项目位于沿海区域,场地原貌为滩涂,受当地土方资源限制,回填覆盖层全部为块石,且深度不一,相较于其它淤泥地层,本项目更为复杂,施工难度较大。本文以其中的雨水提升池施工为案例,介绍此种地层下基坑支护和开挖方法,供类似项目借鉴。

1工程概况

项目场地面积约45万m2,原始地貌类型属于浅海滩涂地貌,经填海造地平整而成,场地岩土层自上而下分布5个大层,即人工填土层、海相沉积层、海陆交互相沉积层、残积层及粉砂岩风化层,主要地层厚度及岩性如表1所示。场地地下水主要赋存于人工填土层块石孔隙中,为上层滞水,地下水位平均埋深约2.92m,水位受海水潮位影响而变化。雨水提升池位于场地中部,为钢筋混凝土结构,底板尺寸34.8m×36.8m,平均埋深7.0m,局部埋深9.0m。根据勘察情况,基坑开挖范围内的地层分布情况:上部为块石填土层(2.0~7.0m),下部为淤泥层。设计要求对水池底部地层进行水泥土搅拌桩加固处理,以满足水池承载力需要。

2基坑支护方式选择

2.1基坑支护难点

地层地下水系与大海相通,补给源充足,并且块石填石层透水性极强,在基坑开挖前要做好基坑止水帷幕,阻止地下水向基坑大量涌入。常规的止水帷幕做法有2种方式,即深层水泥搅拌桩和高压旋喷止水桩,主要的难点有:⑴深层水泥搅拌桩受其施工工艺的限制,若不采取特殊措施,在块石填土层中无法施工。⑵高压旋喷止水桩,是利用高压喷射纯水泥浆破岩,形成水泥柱状体从而形成止水帷幕。但由于该块石填土层孔隙较大,会造成水泥浆的大量流失,很难形成水泥柱状体,从而起不到形成止水帷幕的功效。⑶因块石层下即为淤泥地层,需要考虑支护结构的稳定性,由于淤泥为饱和流塑状,锚索及土钉在该层的锚固力极其有限,所以常规的桩锚结构、锚索结构、土钉墙结构等均不适用。⑷若采用水泥挡土墙结构需进行深层水泥搅拌桩施工,难以穿越块石填土层;而桩和内支撑结构及地下连续墙和内支撑结构形式,在支护桩施工中需采用冲孔灌注桩进行成桩/槽。根据本项目前期桩基础试验成果,冲孔灌注桩成孔困难,塌孔严重,工期较长,效率大大降低。⑸该地块具备足够的放坡空间,但淤泥地层的抗滑移稳定性不够,不能单独采用放坡结构形式。

2.2基坑支护形式选择

在综合分析基坑支护的重难点后,结合现场施工需要,在基坑开挖的同时需要给出周边的其它施工作业面,以及防止周边地面下沉影响周围已建设施,采用放坡和支护桩相结合的方式,上部填石层采用水泥砂浆桩形成止水帷幕,坡底增设抗滑桩确保基坑的抗滑移稳定性,同时在基坑开挖的过程中增设水平向及垂直向注浆锚管,通过向地层内注入水泥浆改善地层的力学参数,确保基坑支护结构的稳定性。

2.3基坑支护设计

根据勘察报告中此处钻孔的情况,选取确定的土层力学参数,具体如表2所示。基坑开挖深度约为7.0m,局部为9.0m。基坑底尺寸为38.0m×40.0m,基坑顶尺寸为62.0m×63.0m。基坑在填石层按1∶1.3放坡,留设1.5m宽平台,在淤泥段按1∶1.5放坡,设置水平锚杆及竖向锚杆进行分层支护,坡脚设置格栅式搅拌桩,止水帷幕采用压密砂桩。典型的坡面设计如图1所示。主要设计参数:⑴锚杆:采用48钢管,用压力注浆法注入水泥浆。一次常压注浆,注浆压力约0.5~0.8MPa;⑵面层:坡面挂8钢筋网@200mm×200mm,与锚杆端部采用钢筋焊接连接,喷射混凝土面层,面层混凝土强度C20,厚150mm。⑶水泥搅拌桩:桩径800mm,间距650mm,桩间搭接距离为150mm,水泥掺入比15%,水灰比0.4~0.5。

3基坑支护施工与开挖

为解决上部填石层的止水问题,采用水泥砂浆止水桩止水,施工时沿基坑四周对块石层进行带状换填,土方就地采用挖出的淤泥土,换填时须分段进行,防止下部淤泥上涌,换填完成后进行水泥砂浆止水桩施工,达到龄期后开始开挖基坑内土方。基坑土方开挖遵守分区、分层、分段、对称、均衡、适时的原则。整个基坑可分为两大区域,即“周边区”(支护工作区,按支护底边线向坑内约8m范围)及“中心区”(相对自由开挖区),由“周边区”向“中心区”方向退挖,出土通道留在中心区并通过预留出土口,出土口处最后开挖支护。土方开挖时,每层锚杆分一层,每层高度与锚杆垂直间距相一致,开挖一层支护一层,且每层分段开挖,分段长度10~15m。允许跳挖,每次开挖多段,各段之间间隔5m以上,但绝不允许超挖,并设专人规划和指挥。基坑开挖至-3.5m平台时,基坑支护结构搅拌桩和水池底部搅拌站同时施工,达到整个基坑范围内土体同时加固的目的,局部软弱地层及覆盖有填石的区域进行换填,满足机械行走要求;搅拌站采用“四喷四搅”工艺,喷浆法施工。基坑开挖过程中对基坑顶部位移进行观测,结果满足规范要求。开挖后基坑的整体稳定性较好,填石层的止水帷幕发挥了良好的作用,基坑内无地下水汇聚。

4结论

块石和淤泥相结合的地层中,对填石及其赋存的地下水的处理是基坑设计和施工的关键,本文提出了采用带状换填、循序推进的方式进行上部止水帷幕的施工,在淤泥层中打入注浆花管提高边坡的稳定性,底部采用水泥土搅拌站加固土体防止滑移,同时采用格栅式布置,相较于其它支护方式既确保了基坑稳定,又节约了大量成本,对类似的地层基坑开挖工程具有较好的推广价值。

参考文献

[1]冯强,邓青山,安士龙.宝安填海地区建设工程项目常见问题及对策研究[J].广东土木与建筑,2018,25(9):65-67.

[2]王海亮,李云华.填海工程吹填淤泥地基固结沉降研究[J].广东土木与建筑,2012,19(1):17-19.

[3]王军,高玉峰.扰动结构性软土地基的沉降特性分析[J].岩土力学,2006,27(8):1384-1388.

[4]樊金,王鹰,王贤能.深圳填海区基坑支护技术特点及现状[J].地下空间与工程学报,2015,11(S2):661-665+725.

[5]黎国雄,穆勇,马文旭,等.深厚淤泥地区锚撑结合大型基坑支护体系探讨[J].广东土木与建筑,2014,21(3):19-21+32.

[6]赖正发,李开文,董柱,等.地基处理和基坑支护在淤泥中的复合应用[J].岩石力学与工程学报,2004,23(S1):4619-4622.

[7]邓青松.淤泥层中污水池等小型地下构筑物基坑支护设计与施工[J].广东土木与建筑,2011,18(7):18-21.

[8]软土大面积深基坑无支撑支护设计与施工技术指南:CCES02-2016[S].北京:中国建筑工业出版社,2017.

[9]建筑地基基础设计规范:GB50007-2011[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[10]建筑基坑支护技术规程:JGJ120-2012[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

作者:李云华 单位:中海油惠州石化有限公司

块石淤泥地层深基坑支护设计实践

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